DE102014019128A1

DE102014019128A1 - Bedieneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Bedieneinrichtung

Info

Publication number: DE102014019128A1
Application number: DE102014019128.1A
Authority: DE
Inventors: Manuel Kühner; Ulrich Müller
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-06-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung (22) für ein Kraftfahrzeug (20), wobei die Bedieneinrichtung (22) eine Bedieneinheit (24) mit einer berührsensitiven Bedienoberfläche (24a) und eine Erfassungseinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Berührung der Bedienoberfläche (24a) und einen Wert einer physikalischen Größe (C) zu erfassen, wobei der Wert der physikalischen Größe (C) von einer Größe einer berührten Fläche (D1; D2) der Bedienoberfläche (24a) abhängig ist. Die Bedieneinrichtung (22) ist dazu ausgelegt, ein Steuersignal zu erzeugen, wenn der von der Erfassungseinrichtung erfasste Wert vom Wert der physikalischen Größe (C) im unberührten Zustand der Bedienoberfläche (24a) eine Abweichung aufweist, die größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert. Das Steuersignal wird dabei nicht erzeugt, wenn bei einer Berührung der Bedienoberfläche (24a) durch den Benutzer ein Wert der physikalischen Größe (C) erfasst wird, dessen Abweichung vom Wert der physikalischen Größe (C) im unberührten Zustand der Bedienoberfläche (24a) kleiner ist als der vorbestimmte Grenzwert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Bedieneinrichtung eine erste Bedieneinheit mit einer ersten berührsensitiven Bedienoberfläche und eine erste Erfassungseinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Berührung der ersten Bedienoberfläche durch einen Benutzer zu erfassen, und weiterhin einen Wert einer physikalischen Größe zu erfassen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Bedieneinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Bedieneinrichtung.
Derartige berührsensitive Bedieneinrichtungen, wie beispielsweise Touchpads oder Touchscreens sind aus dem Stand der Technik in vielfältigen Ausbildungen bekannt. Touch als Eingabemöglichkeit bei technischen Geräten setzt sich dabei immer mehr durch.
Auch kommen Touchpads, zum Beispiel zur Schrifteingabe, oder Touchscreens vermehrt auch in Fahrzeugen vor. Diese befinden sich häufig im Bereich der Mittelkonsole und/oder der Instrumententafel.
Beim Fahren ist es je nach Bedienlogik sinnvoll, Funktionen nicht nur beim bloßen Berühren auszulösen, sondern die Funktionsauslösung mit einer bestimmten Bedienkraft zu verknüpfen. Der Vorteil ist dabei, dass der Nutzer beispielsweise den Finger auf der Oberfläche eines Touchscreens ablegen kann, ohne dabei unmittelbar eine Funktion auszulösen. Beim Fahren ist es so einfacher, den gewünschten Bereich im Touchscreen zu erreichen. Beispielsweise kann man auf der Touchfläche geführt gleiten, und hat man den gewünschten Bereich erreicht, so kann man durch eine gezielte Erhöhung der Bedienkraft die gewünschte Funktion auslösen.
Die dafür notwendige Krafterkennung bedingt das Erfordernis nach einer Kraftsensorik. Ein Touchscreen mit Kraftsensoren, um die Position einer Berührung auf dem Touchscreen zu bestimmen, ist beispielsweise in der WO 02/084579 A2 beschreiben.
Weiterhin beschreibt die WO 02/35461 A1 einen Touchscreen mit mehreren Kraftsensoren und kapazitiven Sensoren.
Ein weiterer Touchscreen mit einem Kraftsensor zur Messung der auf die Berühroberfläche aufgebrachten Kraft ist in der WO 2006/074712 A2 beschrieben.
Durch Kraftsensoren können damit sehr vorteilhafte Ausgestaltungen eines Touchscreens und dessen Funktionalitäten bewerkstelligt werden, nachteiligerweise erhöht dies jedoch auch die Kosten eines solchen Touchscreens.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Bedieneinrichtung, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Bedieneinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Bedieneinrichtung bereitzustellen, mittels welchen auf möglichst kostengünstige Weise ein möglichst großer Funktionsumfang bereitgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Bedieneinrichtung, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Bedieneinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Bedieneinrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Wert der physikalischen Größe, der von der Erfassungseinrichtung erfassbar ist, von einer Größe einer vom Benutzer berührten Fläche der ersten Bedienoberfläche abhängig ist, und insbesondere unabhängig davon ist, welche Bedienkraft dabei aufgewandt wird. Weiterhin ist die Bedieneinrichtung dazu ausgelegt, ein Steuersignal zu erzeugen, wenn der von der Erfassungseinrichtung erfasste Wert der physikalischen Größe vom Wert der physikalischen Größe im unberührten Zustand der Bedienoberfläche eine Abweichung aufweist, die größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert. Darüber hinaus ist die Bedieneinrichtung derart eingerichtet, dass das Steuersignal nicht erzeugt wird, wenn bei einer Berührung der ersten Bedienoberfläche durch den Benutzer ein Wert der physikalischen Größe erfasst wird, dessen Abweichung vom Wert der physikalischen Größe im unberührten Zustand der Bedienoberfläche kleiner ist als der vorbestimmte Grenzwert.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass die von einem Benutzer berührte Fläche, insbesondere die mit einem Finger berührte Fläche, ein Maß für den auf die Fläche ausgeübten Druck darstellt, und weiterhin, dass physikalische Größen existieren, die sich in Abhängigkeit von der berührten Fläche ändern. Die erste Bedieneinheit ist bei bevorzugt derart ausgelegt, dass eine derartige physikalische Größe erfassbar ist, deren Wert sich nicht ändert, wenn bei gleichbleibender berührter Fläche die Kraft auf diese berührte Fläche ausgeübte Berührkraft erhöht wird. Jedoch kann sich genau hier die Erkenntnis der Erfindung zu nutze gemacht werden, nämlich dass sich bei einer Erhöhung einer mit einem Finger auf die Bedienoberfläche ausgeübten Bedienkraft auch die durch den Finger berührte Fläche vergrößert, und damit die berührte Fläche, die sich wiederum auf den Wert der erfassten physikalischen Größe auswirkt, ein Maß für die Bedienkraft darstellt. Die physikalische Größe kann dabei zum Beispiel eine Kapazität einer kapazitiven Bedieneinrichtung sein, aber auch die berührte Bedienoberfläche selbst darstellen, die durch die Erfassungseinrichtung erfassbar sein kann. Wesentlich dabei ist, dass bei dieser Ausgestaltung der ersten Bedieneinheit keine Kraftsensoren oder Drucksensoren erforderlich sind, um Rückschlüsse auf die Betätigungskraft ziehen zu können. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Ausgestaltung der Bedieneinrichtung, da insbesondere auf Erfassungseinrichtungen zurückgegriffen werden kann, wie z. B. kapazitive, die auf kostengünstige Weise eine Berührung feststellen und/oder den Berührort detektieren können. Gleichzeitig kann auch ein besonders hoher Funktionsumfang der Bedieneinrichtung gewährleistet werden. Dadurch, dass die berührte Fläche als Maß für die Berührkraft herangezogen werden kann, kann es also bewerkstelligt werden, dass bestimmte Funktionen der Bedieneinrichtung erst ausgelöst werden, wenn der Benutzer eine Berührung mit einer gewissen Kraft ausführt. Dies wird bewerkstelligt durch das Vorsehen des vorbestimmten Grenzwerts der physikalischen Größe, denn das Steuersignal wird erst erzeugt, wenn dieser Grenzwert überschritten wird, und nicht, wenn die erste Bedienoberfläche lediglich berührt, aber der Wert der physikalischen Größe, der dabei erfasst wird, bzw. dessen Abweichung vom Referenzwert den vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet. Damit kann es vorteilhafterweise bewerkstelligt werden, dass der Benutzer beispielsweise den Finger auf die erste Bedienoberfläche legen kann, ohne dabei unmittelbar eine Funktion auszulösen. Gerade während der Fahrt ist eine derartige Ausgestaltung besonders vorteilhaft, da dadurch Fehlauslösungen vermieden werden können und eine unnötige und eine unnötige Ablenkung des Fahrers zum Beispiel durch die Vibrationen als haptisches Feedback einer Funktionsauslösung oder die Fehlauslösungen an sich vermieden werden kann. Damit wird also eine besonders kostengünstige Ausgestaltung der Bedieneinrichtung ermöglicht und gleichzeitig ein hoher Funktionsumfang der Bedieneinrichtung bereitgestellt.
Die Tatsache, dass die Bedieneinrichtung derart eingerichtet ist, dass das Steuersignal nicht erzeugt wird, wenn bei einer Berührung der ersten Bedienoberfläche durch den Benutzer ein Wert der physikalischen Größe erfasst wird, dessen Abweichung vom Wert der physikalischen Größe im unberührten Zustand der Bedienoberfläche kleiner ist als der vorbestimmte Grenzwert, bedeutet jedoch nicht, dass für eine derartige Situation gar kein Steuersignal erzeugt wird. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass unter diesen Umständen, das heißt bei Berührung der Bedienoberfläche und einer Abweichung des erfassten Werts unter dem vorbestimmten Grenzwert, ein erstes Steuersignal erzeugt wird, und bei Überschreiten des vorbestimmten Grenzwerts ein zweites vom ersten verschiedenes Steuersignal erzeugt wird. Die Steuersignale dienen dabei im Allgemeinen zum Auslösen von Funktionen beziehungsweise zur Signalisierung einer Betätigungshandlung des Benutzers. Durch zwei unterschiedliche Steuersignale können beispielsweise zwei unterschiedliche Betätigungshandlungen signalisiert werden, wodurch unterschiedliche Funktionen der Bedieneinrichtung ausgelöst werden können. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass der Benutzer durch ein leichtes Berühren der Bedienoberfläche, wie zum Beispiel durch Streichen, auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigte Inhalte durchscrollen kann, während durch ein festeres Berühren der Bedienoberfläche ein Auswählen einer bestimmten Funktion bereitgestellt sein kann. Dies erlaubt also vielzählige unterschiedliche Ausgestaltungen der Bedieneinrichtung auf besonders kostengünstige Weise. Die erste Bedieneinheit kann weiterhin als Touchpad oder Touchscreen ausgebildet sein.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Erfassungseinrichtung als eine kapazitive Erfassungseinrichtung ausgebildet, die dazu ausgelegt ist, als die physikalische Größe eine Kapazität zu messen. Kapazitive Erfassungseinrichtungen beziehungsweise kapazitive Touchscreens oder Touchpads zur Erfassung von Berührungen, Bewegungen auf der Bedienoberfläche oder den Berührorten stellen besonders kostengünstige Ausgestaltungen von Bedieneinrichtungen dar. Vorteilhafterweise ist die Kapazität auch eine physikalische Größe, die sich mit der berührten Fläche der ersten Bedienoberfläche ändert, so dass die erfasste Kapazität dazu geeignet ist, Rückschlüsse auf die Bedienkraft zu schließen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Bedieneinrichtung einen Speicher auf, in dem eine vorbestimmende Zuordnung einer Betätigungskraft und/oder eines Betätigungsdrucks zu der physikalischen Größe abgelegt ist, wobei ein vorbestimmender Grenzwert der Betätigungskraft oder des Betätigungsdrucks vorgegeben ist und wobei weiterhin die Bedieneinrichtung dazu ausgelegt ist, aus dem vorbestimmten Grenzwert der Betätigungskraft und/oder des Betätigungsdrucks mittels der Zuordnung den vorbestimmten Grenzwert der physikalischen Größe zu bestimmen. Ist es also gewünscht, dass eine Funktionsauslösung, oder im Allgemeinen das Erzeugen des Steuersignals, erst ab einer bestimmten Betätigungskraft oder einem bestimmten Betätigungsdruck, den der Benutzer auf die erste Bedienoberfläche ausübt, ausgelöst wird, so lässt sich durch diese Zuordnung auf einfache Weise der zu dieser Betätigungskraft beziehungsweise diesem Betätigungsdruck korrespondierende Grenzwert der physikalischen Größe ermitteln.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der vorbestimmte Grenzwert der physikalischen Größe benutzerunabhängig fest vorgegeben und/oder die Bedieneinheit ist dazu ausgelegt, den vorbestimmten Grenzwert in Abstimmung auf den Benutzer zu kalibrieren. Da der Zusammenhang zwischen der Bedienkraft beziehungsweise der berührten Bedienoberfläche und des Werts der physikalischen Größe, insbesondere der Kapazität, auch von individuellen Parametern eines Benutzers abhängig sein kann, wie beispielsweise von der Fingerbeerengröße, der kapazitiven Kopplung des Benutzers zum Fahrzeug, der Hautfeuchtigkeit und der Nachgiebigkeit der Fingerbeere, ist es eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, den vorbestimmten Grenzwert in Abstimmung auf den Benutzer zu kalibrieren. Die Vorgabe eines festen, benutzerunabhängigen vorbestimmten Grenzwerts stellt jedoch eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung der Bedieneinrichtung bereit. Beide Varianten können vorteilhafterweise auch bevorzugt in Kombination umgesetzt werden, z. B. kann die Bedieneinrichtung dazu ausgelegt sein, den vorbestimmten Grenzwert zu kalibrieren, ist jedoch eine Kalibrierung nicht möglich oder noch nicht erfolgt, kann auf einen Standardwert als vorbestimmten, benutzerunabhängigen Grenzwert zurückgegriffen werden, zum Beispiel bis eine Kalibrierung erfolgt ist.
Darüber hinaus lässt sich eine Kalibrierung dann auf besonders kostengünstige Weise umsetzen, wenn in einem Kraftfahrzeug ohnehin mehr als nur eine berührsensitive Bedieneinheit verbaut ist, wie beispielsweise ein Touchpad und ein Touchscreen, mehrere Touchpads oder mehrere Touchscreens und dergleichen, wie nachfolgend beschrieben.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist es nämlich, dass die Bedieneinrichtung eine von der ersten Bedieneinheit verschiedene zweite Bedieneinheit mit einer zweiten berührsensitiven Bedienoberfläche aufweist, wobei die zweite Bedieneinheit eine zweite Erfassungseinrichtung, die zumindest einen Sensor zum Erfassen einer Betätigungskraft und/oder eines Betätigungsdrucks umfasst, aufweist, und die weiterhin dazu ausgelegt ist, die physikalische Größe zu erfassen, wobei die Bedieneinrichtung dazu ausgelegt ist, bei einer durch die zweite Erfassungseinrichtung erfassten Berührung der zweiten Bedienoberfläche durch den Benutzer eine Zuordnung der Betätigungskraft und/oder des Betätigungsdrucks zu der physikalischen Größe bereitzustellen. Mit anderen Worten sind bevorzugt zwei berührsensitive Bedieneinheiten vorgesehen, wobei die eine beispielsweise als kapazitive Bedieneinheit mit Druck- oder Kraftsensoren ausgebildet sein kann, so dass bei einer Bedienung dieser Bedieneinheit durch einen Benutzer für diesen Benutzer der Zusammenhang zwischen der Bedienkraft und der dabei erfassten Kapazität ermittelt und daraus die Zuordnung bereitgestellt werden kann. Diese Zuordnung lässt sich dann für jede beliebige andere berührsensitive Bedieneinheit im Kraftfahrzeug nutzen, ohne dass diese selbst eine Kraftsensorik oder Drucksensorik aufweisen müssen. Berührt ein Benutzer beispielsweise daraufhin die erste Bedieneinheit, die keine Kraft- oder Drucksensorik aufweist, sondern lediglich als kapazitive Bedieneinheit ausgebildet ist, so kann diese die durch die zweite Bedieneinheit bereitgestellte Zuordnung nutzen, um von der erfassten Kapazität Rückschlüsse auf die Betätigungskraft beziehungsweise den Betätigungsdruck zu schließen, und zwar speziell für diesen Benutzer. Die Bedieneinrichtung kann also von der zweiten Bedieneinheit mit der Touchfläche mit Kraftsensorik den Zusammenhang zwischen Bedienkraft beziehungsweise berührter Bedienoberfläche und der erfassten physikalischen Größe lernen und den gelernten Zusammenhang für alle weiteren Bedieneinheiten nutzen, um von der Vergrößerung der Auflagefläche auch auf die Bedienkraft zu schließen, ohne dass diese weiteren Bedieneinheiten eine Kraftsensorik aufweisen müssen.
Dabei ist die Bedieneinrichtung weiterhin bevorzugt dazu ausgelegt, auf Basis der Zuordnung den vorbestimmten Grenzwert der physikalischen Größe zu bestimmen. Damit lässt sich also vorteilhafterweise der Grenzwert der physikalischen Größe benutzerspezifisch und kalibriert bereitstellen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung oder einer ihrer Ausgestaltungen. Die für die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung und ihre Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten damit in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Kraftfahrzeug eine Fahrer- und Beifahrererkennung auf, die dazu ausgelegt ist, zu erkennen, ob die Bedieneinrichtung aktuell von einem Fahrer oder einem Beifahrer bedient wird, wobei die Fahrer- und Beifahrererkennung mit der Bedieneinrichtung gekoppelt ist, und wobei die Bedieneinrichtung dazu ausgelegt ist, den vorbestimmten Grenzwert der physikalischen Größe in Abhängigkeit eines Erfassungsergebnisses der Fahrer- und Beifahrererkennung festzulegen. Wenn also mehrere Personen, insbesondere Fahrer und Beifahrer, die Bedieneinrichtung bedienen, kann durch die Fahrer- und Beifahrererkennung vorteilhafterweise festgestellt werden, welche dieser Personen gerade die Bedieneinrichtung bedient. Dies ermöglicht es, den vorbestimmten Grenzwert der physikalischen Größe benutzerabhängig festzulegen, wodurch vorteilhafterweise individuelle Unterschiede zwischen den Benutzern berücksichtigt werden können. Auch ermöglicht dies eine fahrer- und beifahrerspezifische Kalibrierung des Systems.
Dabei ist es eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, dass, wenn die Fahrer- und Beifahrererkennung erkennt, dass ein Fahrer die zweite Bedieneinheit bedient, die Bedieneinrichtung dazu ausgelegt ist, die Zuordnung der Bedienkraft und/oder des Bediendrucks zur physikalischen Größe für den Fahrer zu bestimmen und dem Fahrer zuzuordnen, so dass, wenn die Fahrer- und Beifahrererkennung erkennt, dass der Fahrer die erste Bedieneinheit bedient, der Grenzwert für die physikalische Größe gemäß der dem Fahrer zugeordneten Zuordnung bestimmt wird. Gleiches gilt in umgekehrter Weise auch für den Beifahrer. Die Bedieneinrichtung kann damit für den Fahrer und für den Beifahrer kalibriert werden und dann bei einer Bedienung der ersten Bedieneinheit die der bedienenden Person entsprechenden Kalibrierungsparameter abrufen.
Individuelle personenbezogene Parameter müssen dabei jedoch nicht notwendigerweise durch eine Kalibrierung mittels der zweiten Bedieneinheit oder nicht ausschließlich durch eine Kalibrierung mittels der zweiten Bedieneinheit bereitgestellt sein, sondern können auch auf andere Weise bezogen werden.
Daher ist es eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, wenn das Kraftfahrzeug eine Erfassungseinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Körpergröße und/oder ein Körpergewicht eines Insassen zu erfassen und/oder aus einer erfassten Größe zu schätzen und der Bedieneinrichtung bereitzustellen, wobei die Bedieneinrichtung dazu ausgelegt ist, den Grenzwert der physikalischen Größe in Abhängigkeit von der bereitgestellten Körpergröße und/oder dem bereitgestellten Körpergewicht festzulegen. Dabei können vorteilhafterweise bereits im Kraftfahrzeug verbaute Sensoren verwendet werden, beispielsweise in den Sitzen befindliche Drucksensoren zur Erfassung oder Abschätzung eines Körpergewichts oder auch Sensoren zur Erfassung der Lage des Sitzes beziehungsweise der Sitzeinstellung, um davon auf eine Körpergröße des Insassen zu schließen. Aus Körpergröße und Gewicht wiederum lässt sich eine grobe Abschätzung der Fingerkuppengröße bereitstellen, das heißt bei gleicher Bedienkraft ist bei größeren beziehungsweise schwereren Personen auch von einer größeren Auflagefläche des Fingers auf der Bedienoberfläche auszugehen. Entsprechend können dann gemäß dem Gewicht oder der Körpergröße auch unterschiedliche Grenzwerte für die erfasste physikalische Größe bereitgestellt werden, wodurch sich vorteilhafterweise auch ohne Kalibrierung individuelle und benutzerspezifische Parameter bereitstellen lassen. Weiterhin wird es dadurch auch ermöglicht, auf die so abgeschätzten Parameter zurückzugreifen, falls eine Kalibrierung noch nicht durchgeführt wurde, z. B. weil ein Benutzer die zweite Bedieneinheit noch nicht bedient hat.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Bedieneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Bedieneinrichtung eine erste Bedieneinheit mit einer ersten berührsensitiven Bedienoberfläche und eine erste Erfassungseinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Berührung der ersten Bedienoberfläche durch einen Benutzer zu erfassen, und weiterhin einen Wert einer physikalischen Größe zu erfassen. Dabei ist der Wert der physikalischen Größe von einer Größe einer vom Benutzer berührten Fläche der ersten Bedienoberfläche abhängig, wobei die Bedieneinrichtung ein Steuersignal erzeugt, wenn eine Abweichung des von der Erfassungseinrichtung erfassten Werts der physikalischen Größe von dem Wert der physikalischen Größe im unberührten Zustand der Bedienoberfläche größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert. Dabei wird das Steuersignal nicht erzeugt, wenn bei einer Berührung der ersten Bedienoberfläche durch den Benutzer ein Wert der physikalischen Größe erfasst wird, dessen Abweichung vom Wert der physikalischen Größe im unberührten Zustand der Bedienoberfläche kleiner ist als der vorbestimmte Grenzwert.
Die für die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung und ihre Ausgestaltungen sowie die in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und dessen Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung und ihren Ausgestaltungen genannten gegenständlichen Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und seinen Ausgestaltungen genannten Merkmale und Merkmalskombinationen die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere Verfahrensschritte.
Weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sowie deren Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Betätigungskraft und der berührten Fläche einer Bedienoberfläche;
2 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Bedienkraft und der von einer Erfassungseinrichtung erfassten Kapazität einer Bedieneinheit; und
3 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuginnenraums mit einer ersten und zweiten Bedieneinheit einer Bedieneinrichtung gemäße einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Um es zu ermöglichen, im Zusammenhang mit Touchscreens oder Touchpads ein Auslösen von Funktionen nicht nur beim bloßen Berühren, sondern erst ab einer bestimmten Bedienkraft zu ermöglichen, müssen berührsensitive Bedieneinheiten üblicherweise mit Kraft- oder Drucksensoren ausgestattet werden, was die Kosten für derartige Bedieneinheiten erhöht. Erfindungsgemäß dagegen wird nun die Erkenntnis genutzt, dass sich aus einer berührten Bedienfläche einer Bedieneinheit auch auf die Bedienkraft schließen lässt, was in 1 veranschaulicht werden soll.
1 zeigt dabei eine schematische Darstellung zweier unterschiedlicher Situationen. In der ersten Situation (links) berührt ein Benutzer mit einem Finger 12 eine Bedienoberfläche 10 einer berührsensitiven Bedieneinheit mit einer ersten Betätigungskraft F₁. In der zweiten Situation (rechts) berührt der Benutzer mit seinem Finger 12 die Bedienoberfläche 10 mit einer zweiten Betätigungskraft F₂, die größer ist als die erste Betätigungskraft F₁. Dadurch bedingt vergrößert sich in der zweiten Situation auch die Auflagefläche D2 des Fingers auf der Bedienoberfläche 10 gegenüber der Auflagefläche D1 gemäß der ersten Situation. Darüber hinaus lässt sich auch noch ein zweiter Zusammenhang auf besonders vorteilhafte Weise nutzen, der in 2 dargestellt ist.
2 zeigt dabei eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der von einer kapazitiven Erfassungseinrichtung erfassten Kapazität C in Abhängigkeit von der Bedienkraft F. Mit zunehmender Bedienkraft F erhöht sich dabei auch die durch die Erfassungseinrichtung einer berührsensitiven Bedieneinheit erfassten Kapazität C. Dies ist dadurch bedingt, dass die Kapazität C der Bedieneinheit ebenfalls von der von einem Benutzer berührten Bedienfläche abhängt und die Bedienfläche wiederum, wie in 1 dargestellt, mit zunehmender Bedienkraft zunimmt.
Der in 2 dargestellte Zusammenhang lässt sich damit auf besonders vorteilhafte Weise nutzen, um eine Bedieneinheit bereitzustellen, die es ermöglicht, erst ab einer bestimmten Bedienkraft eine Funktion auszulösen, ohne dafür Kraft- oder Drucksensoren vorsehen zu müssen. Es kann nämlich für einen bestimmten Druck- oder Kraftschwellwert ein korrespondierender Kapazitätsgrenzwert vorgegeben werden. Wird dieser Kapazitätsgrenzwert bei einer Berührung der Bedienoberfläche durch einen Benutzer überschritten, so kann durch die Bedieneinheit ein entsprechendes Steuersignal ausgegeben werden, das eine bestimmte Bedienhandlung des Benutzers signalisiert und beispielsweise zu einer korrespondierenden Funktionsauslösung führen kann. Da allerdings der Zusammenhang zwischen Bedienkraft und Änderung in den erfassten Werten der Touchsensorik sehr stark von individuellen Parametern abhängt, wie beispielsweise der Fingerbeerengröße, der kapazitiven Kopplung der Person zum Fahrzeug, der Hautfeuchtigkeit und der Nachgiebigkeit der Fingerbeere, kann dieser vorbestimmte Grenzwert auch benutzerspezifisch kalibriert werden, was im Zusammenhang mit 3 näher erläutert wird.
3 zeigt dabei eine schematische Darstellung eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs 20 mit einer Bedieneinrichtung 22, welche eine erste berührsensitive Bedieneinheit 24 und eine zweite berührsensitive Bedieneinheit 26 umfasst. Die Bedieneinheiten 24 und 26 können dabei beispielsweise als Touchpad und/oder als Touchscreen ausgestaltet sein. Weiterhin umfassen die Bedieneinheiten 24 und 26 jeweils eine Erfassungseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, Berührungen der jeweiligen Bedienoberflächen 24a und 26a durch einen durch einen Benutzer zu erfassen. Die erste Bedieneinheit 24 weist dazu eine kapazitive Erfassungseinrichtung auf und insbesondere keine Druck- oder Kraftsensoren. Die zweite Bedieneinheit 26 weist dabei ebenfalls eine kapazitive Erfassungseinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, auf Basis einer erfassten Kapazität die Berührung der Bedienoberfläche 26a zu detektieren, und weiterhin Erfassungsmittel, wie beispielsweise Druck- oder Kraftsensoren, mittels welchen sich eine Bedienkraft beziehungsweise ein Bediendruck erfassen lässt. Berührt ein Benutzer beispielsweise die Bedienoberfläche 26a der zweiten Bedieneinheit 26, so kann die Bedieneinrichtung 22 durch die Bedienhandlungen an der zweiten Bedieneinheit 26 einen Zusammenhang zwischen der Bedienkraft und der erfassten Kapazität ermitteln und beispielsweise in einem Speicher ablegen. Berührt der Benutzer daraufhin die Bedienoberfläche 24a der ersten Bedieneinheit 24, so kann die Bedieneinrichtung 22 auf die abgelegte Zuordnung zurückgreifen, um bei der Bedienung der ersten Bedieneinheit 24 von der dabei gemessenen Kapazität der Erfassungseinrichtung der ersten Bedieneinheit 24 auf die zugeordnete Bedienkraft zu schließen. Dadurch lässt sich nun vorteilhafterweise auch ein Grenzwert in Bezug auf die Bedienkraft bereitstellen, der vorteilhafterweise gemäß dieser ermittelten Zuordnung in einen korrespondierenden Kapazitätsgrenzwert umgerechnet werden kann, so dass die erste Bedieneinheit 24 dazu ausgelegt ist, erst bei Überschreiten dieses vorbestimmten Kapazitätsgrenzwerts ein korrespondierendes Steuersignal auszugeben.
Damit kann also das System von der Touchfläche mit Kraftsensorik den benutzerspezifischen Zusammenhang zwischen Kraft und Kapazität lernen und in der ersten Bedieneinheit 24, wie z. B. im in 3 dargestellten oberen Touchscreen, den gelernten Zusammenhang nutzen, um von der Vergrößerung der Auflagefläche auch auf die Bedienkraft schließen zu können.
Wenn Fahrer und Beifahrer das System bedienen ist es weiterhin vorteilhaft, eine Fahrer- und Beifahrererkennung des Kraftfahrzeugs 20 zu nutzen, um bei einer Bedienung der Bedieneinheit 24 und 26, die jeweils benutzerspezifischen Zuordnungen und vorbestimmten Grenzwerte für die jeweiligen Benutzer festlegen zu können. Wenn der Benutzer beispielsweise zuallererst die Touchfläche ohne Kraftsensorik bedient, das heißt die Bedieneinheit 24, dann kann man zum Beispiel auf die zuletzt verwendeten Parameter oder auch auf einen Satz von Standardparametern zurückgreifen, um den vorbestimmten Grenzwert für die Kapazität festzulegen. Dabei können die Standardparameter auch von anderen Parametern, wie zum Beispiel dem Körpergewicht oder der Lage des Sitzes abhängen, und diese von entsprechenden Erfassungsmitteln erfasst werden. Je größer oder schwerer die bedienende Person desto größer ist vorzugsweise der vorbestimmte Grenzwert für die Abweichung zwischen der erfassten Kapazität bei der Bedienung und dem Kapazitätswert, wenn die entsprechende Bedienoberfläche 24a nicht berührt wird.
Insgesamt lässt sich damit eine Bedieneinrichtung bereitstellen, die auf besonders kostengünstige Weise einen besonders hohen Bedienumfang bietet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 02/084579 A2 [0005]
WO 02/35461 A1 [0006]
WO 2006/074712 A2 [0007]

Claims

Bedieneinrichtung (22) für ein Kraftfahrzeug (20), wobei die Bedieneinrichtung (22) eine erste Bedieneinheit (24) mit einer ersten berührsensitiven Bedienoberfläche (24a) und eine erste Erfassungseinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Berührung der ersten Bedienoberfläche (24a) durch einen Benutzer zu erfassen, und weiterhin einen Wert einer physikalischen Größe (C) zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der physikalischen Größe (C) von einer Größe einer vom Benutzer berührten Fläche (D1; D2) der ersten Bedienoberfläche (24a) abhängig ist, wobei die Bedieneinrichtung (22) dazu ausgelegt ist, ein Steuersignal zu erzeugen, wenn der von der Erfassungseinrichtung erfasste Wert der physikalischen Größe (C) vom Wert der physikalischen Größe (C) im unberührten Zustand der Bedienoberfläche eine Abweichung aufweist, die größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert, wobei die Bedieneinrichtung (22) derart eingerichtet ist, dass das Steuersignal nicht erzeugt wird, wenn bei einer Berührung der ersten Bedienoberfläche (24a) durch den Benutzer ein Wert der physikalischen Größe (C) erfasst wird, dessen Abweichung vom Wert der physikalischen Größe (C) im unberührten Zustand der ersten Bedienoberfläche (24a) kleiner ist als der vorbestimmte Grenzwert.
Bedieneinrichtung (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung als eine kapazitive Erfassungseinrichtung ausgebildet ist, die dazu ausgelegt ist, als die physikalische Größe (C) eine Kapazität (C) zu messen.
Bedieneinrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinrichtung (22) einen Speicher aufweist, in dem eine vorbestimmte Zuordnung einer Betätigungskraft (F; F₁; F₂) und/oder einem Betätigungsdruck zu der physikalischen Größe (C) abgelegt ist, wobei ein vorbestimmter Grenzwert der Betätigungskraft (F; F₁; F₂) und/oder des Betätigungsdrucks vorgegeben ist, wobei die Bedieneinrichtung (22) dazu ausgelegt ist, aus dem vorbestimmten Grenzwert der Betätigungskraft (F; F₁; F₂) und/oder des Betätigungsdrucks mittels der Zuordnung den vorbestimmten Grenzwert der physikalischen Größe (C) zu bestimmen.
Bedieneinrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Grenzwert der physikalischen Größe (C) benutzerunabhängig fest vorgegeben ist und/oder die Bedieneinrichtung (22) dazu ausgelegt ist, den vorbestimmten Grenzwert in Abstimmung auf den Benutzer zu kalibrieren.
Bedieneinrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinrichtung (22) eine von der ersten Bedieneinheit (24) verschiedene zweite Bedieneinheit (26) mit einer zweiten berührsensitiven Bedienoberfläche (26a) aufweist, wobei die zweite Bedieneinheit (26) eine zweite Erfassungseinrichtung, die zumindest einen Sensor zum Erfassen einer Betätigungskraft (F; F₁; F₂) und/oder eines Betätigungsdrucks umfasst, aufweist, und die weiterhin dazu ausgelegt ist, die physikalische Größe (C) zu erfassen, wobei die Bedieneinrichtung (22) dazu ausgelegt ist, bei einer durch die zweite Erfassungseinrichtung erfassten Berührung der zweiten Bedienoberfläche (26a) durch den Benutzer eine Zuordnung der Betätigungskraft (F; F₁; F₂) und/oder des Betätigungsdrucks zu der physikalischen Größe (C) bereitzustellen.
Bedieneinrichtung (22) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinrichtung (22) dazu ausgelegt ist, auf Basis der Zuordnung den vorbestimmten Grenzwert der physikalischen Größe (C) zu bestimmen.
Kraftfahrzeug (20) mit einer Bedieneinrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (20) eine Fahrer- und Beifahrererkennung aufweist, die dazu ausgelegt ist zu erkennen, ob die Bedieneinrichtung (22) aktuell von einem Fahrer oder einem Beifahrer bedient wird, wobei die Fahrer- und Beifahrererkennung mit der Bedieneinrichtung (22) gekoppelt ist, wobei die Bedieneinrichtung (22) dazu ausgelegt ist, den vorbestimmten Grenzwert der physikalischen Größe (C) in Abhängigkeit eines Erfassungsergebnisses der Fahrer- und Beifahrererkennung festzulegen.
Kraftfahrzeug (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Fahrer- und Beifahrererkennung erkennt, dass ein Fahrer die zweite Bedieneinheit (26) bedient, die Bedieneinrichtung (22) dazu ausgelegt ist, die Zuordnung der Bedienkraft (F; F₁; F₂) und/oder des Bediendrucks zur physikalischen Größe (C) für den Fahrer zu bestimmen und dem Fahrer zuzuordnen, so dass, wenn die Fahrer- und Beifahrererkennung erkennt, dass der Fahrer die erste Bedieneinheit (24) bedient, der Grenzwert für die physikalische Größe (C) gemäß der dem Fahrer zugeordneten Zuordnung bestimmt wird.
Kraftfahrzeug (20) nach einem der Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (20) eine Erfassungseinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Körpergröße und/oder ein Körpergewicht eines Insassen zu erfassen und/oder aus einer erfassten Größe zu schätzen und der Bedieneinrichtung (22) bereitzustellen, wobei die Bedieneinrichtung (22) dazu ausgelegt ist, den Grenzwert der physikalischen Größe (C) in Abhängigkeit von der bereitgestellten Köpergröße und/oder dem bereitgestellten Köpergewicht festzulegen.
Verfahren zum Betreiben einer Bedieneinrichtung (22) für ein Kraftfahrzeug (20), wobei die Bedieneinrichtung (22) eine erste Bedieneinheit (24) mit einer ersten berührsensitiven Bedienoberfläche (24a) und eine erste Erfassungseinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Berührung der ersten Bedienoberfläche (24a) durch einen Benutzer zu erfassen, und weiterhin einen Wert einer physikalischen Größe (C) zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der physikalischen Größe (C) von einer Größe einer vom Benutzer berührten Fläche (D1; D2) der ersten Bedienoberfläche (24a) abhängig ist, wobei die Bedieneinrichtung (22) ein Steuersignal erzeugt, wenn eine Abweichung des von der Erfassungseinrichtung erfassten Werts der physikalischen Größe (C) von dem Wert der physikalischen Größe (C) im unberührten Zustand der ersten Bedienoberfläche (24a) größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert, wobei das Steuersignal nicht erzeugt wird, wenn bei einer Berührung der ersten Bedienoberfläche (24a) durch den Benutzer ein Wert der physikalischen Größe (C) erfasst wird, dessen Abweichung vom Wert der physikalischen Größe (C) im unberührten Zustand der ersten Bedienoberfläche (24a) kleiner ist als der vorbestimmte Grenzwert.